[發明專利]一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備及去皮方法

在審

• 申請號: 202010462223.5
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111480861A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 吳衛成;蔡靜;張俊;夏其樂;劉大群;曹艷;張程程;童川;陳劍兵;吳列洪
• 申請（專利權）人: 浙江省農業科學院
• 主分類號: A23N7/02
• 分類號: A23N7/02;A23N7/10;B25J15/08;B25J11/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 沈淵琪

1.一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于包括輸送裝置Ⅰ(1)、去皮裝置(2)和輸送裝置Ⅱ(3)，所述去皮裝置（2）的一側設置有輸送裝置Ⅰ（1），另一側設置有輸送裝置Ⅱ（3）；其中所述輸送裝置Ⅰ(1)包括水平輸送機構（1-01）、上斜坡輸送機構（1-02）、頂部輸送機構（1-03）；所述去皮裝置(2)包括抓取裝置（2-01）、抓取裝置末端執行器（2-02）、去皮組件（2-06）、托盤裝置（2-05）、視覺系統（2-03）、多功能機械手（2-04）；所述輸送裝置Ⅱ(3)包括待輸送機構（3-01）、下斜坡輸送機構（3-02）、收納機構（3-03）。

2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于所述輸送裝置Ⅰ(1)的上斜坡輸送機構與所述輸送裝置Ⅱ(3)的下斜坡輸送機構設有自應力感應裝置，保持番薯在上移輸送過程中的平穩狀態，自應力感應裝置通過重力平衡傳感器將番薯平衡數據傳輸至控制系統，感應裝置得到平衡數據后保持番薯平衡、平穩。

3.根據權利要求1和2所述的一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于所述水平輸送機構、上斜坡輸送機構、頂部輸送機構設置有驅動裝置，所述驅動裝置都是單獨控制并運行，互不干擾，所述驅動裝置的動力源為電機。

4.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于所述去皮裝置(2)的抓取裝置末端執行器（2-02）設有自感應力裝置，可以將抓取番薯的瞬時力學數據進行實時反饋。

5.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于所述托盤裝置設有重力感應裝置和自動頂針裝置，通過所述重力感應裝置用以檢測番薯穩定放置在所述托盤裝置上，所述自動頂針裝置頂住番薯的底部，再通過伸縮頂針穿刺以固定番薯，托盤裝置底部設置有旋轉機構。

6.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于所述視覺系統（2-03）可以對托盤裝置上的去皮后的番薯進行360°圖像攝取并進行數據分析，并且將分析后的數據信息傳送至所述多功能機械手。

7.根據權利要求1和6所述的一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于所述視覺系統（2-03）包括帶有數據分析處理系統的相機和計算機。

8.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于所述輸送裝置Ⅱ(3)的待輸送機構、下斜坡輸送機構的設置有驅動裝置，所述驅動裝置單獨控制，所述驅動裝置的動力源為電機；

所述收納機構（3-03）的底部設有自走裝置，所述自走裝置包括設置在所述收納機構（3-03）底端的自動巡航行走裝置，待去皮完成后，收納機構裝載滿去皮后番薯，自走裝置可以根據已設定的行走路徑自動行走。

9.根據權利要求1和6所述的一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮設備，其特征在于所述多功能機械手（2-04）設置有雙臂協作機構，雙臂協作機構是兩個多關節串聯機械手，可以為n個自由度，n≥3；

所述雙臂協作機構用于控制機械臂進行獨立運動，同時可以協同合作，共同完成作業需求；所述多功能機械手（2-04）兩個機械臂的末端執行器分別設置有抓取機構和的刀具，所述抓取機構上設置有自應力感應裝置的，所述刀具能夠空間無死角運轉。

10.一種基于機器視覺的番薯干加工自動去皮方法，包括以下步驟：

S1.在室溫10-14℃條件下，將清洗完后待去皮的番薯放置在輸送裝置Ⅰ的水平輸送機構上，通過軋輥及設置在軋輥上的毛刷對番薯進行表皮清刷，然后輸送至去皮裝置中；

S2.抓取經步驟S1表皮清刷后的番薯至托盤裝置上，托盤裝置上設置有頂針裝置將番薯固定；

S3.驅動去皮組件，去皮組件抵靠在番薯表皮后，托盤裝置轉動，托盤裝置的轉速為1-2r/s，并通過頂針裝置將番薯上下勻速移動；

S4.去皮完成后，去皮組件復位，視覺系統采集的去皮后的番薯表皮圖像信息采集后進行數據處理分析，分析出該番薯表面是否存在未完全去皮點、由于生長因素存在的需要挖除的部位，將信息反饋至多功能機械手；

S5.多功能機械手對未完全去皮點以及由于生長因素存在的需要挖除的部位進行單獨的去皮和挖除作業，然后將處理后的番薯輸送至輸送裝置Ⅱ中；

S6.將去皮后的番薯輸送至輸送裝置Ⅱ的收納機構中，進行收納。